(完整版)原子物理学复习

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第一章 原子的基本状况

一、学习要点

1.原子的质量和大小, R ~ 10-10 m , N o =6.022×1023/mol

2.原子核式结构模型

(1)汤姆孙原子模型

(2)α粒子散射实验:装置、结果、分析

(3)原子的核式结构模型

(4)α粒子散射理论:

库仑散射理论公式: (5)原子核大小的估计 (会推导):

散射角θ:),2sin 11(Z 241

2020θ

πε+?=Mv e r m

α粒子正入射:20024Z 4Mv e r m πε=

,m r ~10-15-10-14 m

二、基本练习 1.选择

(1)原子半径的数量级是:

A .10-10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m

(2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中:

A.绝大多数α粒子散射角接近180?

B.α粒子只偏2?~3?

C.以小角散射为主也存在大角散射

D.以大角散射为主也

()(X)Au A A g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg 12

==?的质量22012c 42v Ze b tg M θπε=

存在小角散射

(3)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰,测量金原

子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍?

A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2

4一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔,并为该金箔所散射。若θ=90°对应的瞄准距离为b ,则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为:

A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 0.5b 。

2.简答题

(1)简述卢瑟福原子有核模型的要点.

(2)简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么?

3.褚书课本P 20-21:(1).(2).(3);

第二章 原子的能级和辐射

一、学习要点:

1.氢原子光谱:线状谱、4个线系(记住名称、顺序)、广义巴尔末公式)1

1

(~22n m R -=ν、

光谱项()2n R

n T =、并合原则:)()(~n T m T -=ν

2.玻尔氢原子理论:

(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容(记熟)

(2)圆轨道理论(会推导):氢原子中假设原子核静止,电子绕核

作匀速率圆周运动

022002

02220A 529,04,Z Z 4≈===e m a n a n e m r e e n ηηπεπε;

137

14,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n ηηπεααπευ; ()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞22

224220Z 2Z )41

(ηπε,n =1.2.3……

(3)实验验证:

(a )氢原子4个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R c h e m R e -==

∞∞νπεπ (会推导) 非量子化轨道跃迁 )(2

12n E E mv h -+=∞ν (b )夫-赫实验:装置、.结果及分析;原子的电离电势、激发

电势

3.类氢离子(+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等)

(1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的

异同等

(2)理论处理(会推导):计及原子核的运动,电子和原子核绕

共同质心作匀速率圆周运动

e e m M m M +?=μ, 正负电荷中心之距Z e n r n 22204μπεη=

. 能量2242202Z )41

(n e E n ημπε-=,里德伯常数变化M m R R e

A +=∞11

重氢(氘)的发现

4.椭圆轨道理论

索末菲量子化条件q q n h n pdq ,?=为整数

a n n

b n e m a n e m E n p e n ?

??πεπε==-==,Z 4,2Z )41

(,222

0224220ηηη,n n n ,,3,2,1;,3,2,1ΛΛ==?

n 一定,n E 一定,长半轴一定,有n 个短半轴,有n 个椭圆轨道(状

态),即n E 为n 度简并。

二、基本练习

1.选择题

(1)若氢原子被激发到主量子数为n 的能级,当产生能级跃迁时可

能发生的所有谱线总条数应为:

A .n-1

B .n(n-1)/2

C .n(n+1)/2

D .n

(2)氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为:

A.R/4 和R/9

B.R 和R/4

C.4/R 和9/R

D.1/R 和4/R

(3)氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为:

A .3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e

(4)欲使处于激发态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量

(eV )?

A.13.6

B.12.09

C.10.2

D.3.4

(5)用能量为12.7eV 的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低

能级跃迁时最多可能出现几条光谱线(不考虑自旋);

A.3

B.10

C.1

D.4

(6)有速度为1.875m/s 106?的自由电子被一质子俘获,放出一个光

子而形成基态氢原子,则光子的频率(Hz )为:

A .3.3?1015; B.2.4?1015 ; C.5.7?1015;

D.2.1?1016.

(7)已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为:

A.3

R/8 B.3∞R/4 C.8/3∞R D.4/3∞R

(8)象μ-子(带有一个单位负电荷)通过物质时,有些在核附近的轨道上将被俘获而形成μ-原子,那么μ-原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为(μ-子的质量为m=206m e)

A.1/206

B.1/(206)2

C.206

D.2062

(9)电子偶素是由电子和正电子组成的原子,基态电离能量为:

A.-3.4eV

B.+3.4eV

C.+6.8eV

D.-6.8eV

(10)根据玻尔理论可知,氦离子H e+的第一轨道半径是:

A.2

a B. 40a C. 0a/2 D. 0a/4

(11)在H e+离子中基态电子的结合能是:

A.27.2eV

B.54.4eV

C.19.77eV

D.24.17eV

(12)夫—赫实验的结果表明:

A电子自旋的存在;B原子能量量子化C原子具有磁性;D原子角动量量子化

10.He+中的电子由某个轨道跃迁到另一轨道,相应物理量可能发生的变化如下:

A. 总能量增加,动能增加,加速度增加,线速度增加;

B. 总能量增加,动能减少,加速度增加,线速度减少;

C . 总能量减少,动能增加,加速度增加,线速度增加;

D. 总能量减少,动能增加,加速度减少,线速度减少。

10.下图表示从基态起汞原子可能的某些能级(以eV 为单位),总能量为9eV 的自由电子与处于基态的汞原子碰撞,碰撞之后电子所具有的能量(以eV 为单位)可能值是什么?(允许忽略汞原子动量的变化)。

A. 0.2, 1.4, 4.1;

B. 2.3, 3.5, 4.1; C . 0.2, 2.3, 4.1; D. 1.4, 0.2, 3.5。

3.简答题

(1)用简要的语言叙述玻尔理论,并根据你的叙述导出氢原子

基态能量表达式.

(2)写出下列物理量的符号及其推荐值(用国际单位制):真空

的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数、万有引力恒量. (2000南开大学)

(3)解释下列概念:光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、

对应原理.

4.计算题

(1)为了将一次电离的氦离子激发到第二激发态,用一快速电

子与氦离子相碰撞,试求电子的最小速度(设氦离子原先静止并处于基态)

?E = R He hcZ 2[1/12 - 1/32] = 13.6?4?8/9 = 48.36eV 能量(eV )0-1.6

-3.7

-5.5

-10.4基态

当E k ≥?E 时, 其中E k = 12m e V 2, 能使He +激发到第二激发态

V min = (2?E /m e ) 1/2 = (2?48.36/(0.511?106)) 1/2?3?108 = 4.13?106m ?s -1 2正电子与电子相遇可形成一类氢结构的电子偶素。已知正电子与电子的质量相等,电量相等但符号相反。假设玻尔的氢原子理论对电子偶素适用,试计算其基态的能量与第一玻尔轨道半径(略去体系的整体运动)。

()E c 1212=-

μα , μ=12m e ()E m c e 12121212

13668=-?=-?=-α..eV eV r m a m m a e e e

1002252910=?==?-μ.nm

.楮书P76--77 (1)(2) (4)(5)(6)(7)

第三章 量子力学初步

一、学习要点

1.德布罗意假设:

(1)内容: ωνη==h E , n k k h

p ρρηλπλ2,===

(2)试验验证:戴维孙—革末试验

电子 λ=V

meV h

26

.122≈(?) 2.测不准关系:2η

≥???x p x , 2η≥???E t ;

3量子力学对氢原子的处理

轨道角动量()1,,2,1,0,1-=+=n l l l p l Λη,l 称为轨道角量子数,

轨道角量子数l =0 1 2 3 4 …

电 子 态 s p d

f g … 原 子 态

S P D F G … 能量()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞22

224220Z 2Z )41

(ηπε,n =1.2.3……

轨道投影角动量()l l l l m m p l l lz ,1,,1,0,,1,,----==ΛΛη ,称轨道磁量子数,

表征轨道角动量对外场方向的取向,轨道角动量对外场方向的投

影图

描述电子空间运动的三个量子数l m l n ,,的名称、取值范围、所表

征的物理量表达式

二、基本练习

选择题

(1)为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体

上做了电子衍射实验从而证明了:

A.电子的波动性和粒子性

B.电子的波动性

C.电子的粒子性

D.所有粒子具有二项性

(2)德布罗意假设可归结为下列关系式:

A .E=h υ, p =λh ; B.E=ωη,P=κη; C. E=h υ ,p =λ

η; D.

E=ωη ,p=λη

(3)为使电子的德布罗意假设波长为100埃,应加多大的加速电

压:

A .11.51?106V ; B.24.4V ; C.24.4?105V ; D.15.1V

(4)如果一个原子处于某能态的时间为10-7S,原子这个能态能量

的最小不确定数量级为(以焦耳为单位):

A .10-34; B.10-27; C.10-24; D.10-30

3.简答题

(1)波恩对波函数作出什么样的解释?

(2)请回答测不准关系的主要内容和物理实质.

第四章 碱金属原子和电子自旋

一、学习要点

1.碱金属原子光谱和能级

(1)四个线系:主线系、第一辅线系(漫)、第二辅线系(锐)、柏

格曼系(基)

共振线、线系限波数、波数表达式

(2)光谱项()()22

2222Z Z n R n R n R

n R

T l σ-==?-==*

*;σ-=?-=?-=**Z Z ,l l n n n n

(3)起始主量子数Li:n=2 ; Na:n=3 ; K:n=4 ;

Rb:n=5 ;Cs:n=6 ; Fr:n=7

(4)碱金属原子能级.选择定则1±=?l

(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同

的原因

2.电子自旋

(1)实验基础与内容:电子除具有质量、电荷外,还具有自旋角

动量()21(,1=+=s s s p s η称自旋角量子数)和自旋磁矩B s s e

s p m e μμμ3,=-=ρρ. 自旋投影角动量21

,±==s s sz m m p η称自旋磁量子数

(2)单电子角动量耦合:总角动量()???????=≠±=+=0,2

10,21,1l l l j j j p j η,称总角量子数(内量子数、副量子数;总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----==Λη,称总磁量子数

(3)描述一个电子的量子态的四个量子数:强场:s l m m l n ,,,;弱场:

j m j l n ,,,

原子态(光谱项)符号 j s L n 12+

S 态不分裂,Λ,,,,G F D P 态分裂为两层

3.碱金属原子光谱和能级的精细结构:

(1)原因:电子自旋—轨道的相互作用

(2)选择定则:1±=?l ,1,0±=?j

画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图

二.基本练习:

2.选择题:

(1)单个f 电子总角动量量子数的可能值为:

A. j =3,2,1,0; B .j=±3;

C. j= ±7/2 , ± 5/2;

D. j= 5/2 ,7/2

(2)已知一个价电子的21,1==s l ,试由s l j m m m +=求j m 的可能

值:

A .3/2,1/2 ,-1/2 ,-3/2 ; B. 3/2 ,1/2 ,1/2, -1/2 ,-1/2,-3/2;

C .3/2,1/2 ,0,-1/2, -3/2; D. 3/2,1/2 ,1/2 ,0,-1/2, -1/2,-3/2;

(3)锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时,其波数公式的正

确表达式应为:

A.nP S -=2~ν

; B. S nP 2~→=ν; C .nP S →=2~ν; D .S nP 2~-=ν

(4)碱金属原子的光谱项为:

A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n 2; C .T=R/n *2; D.

T=RZ *2/n *2

(5)锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许

的谱线(不考虑精细结构)?

A.一条

B.三条

C.四条

D.六条

(6)已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃,辅线系线系限

波长为3519埃,则Li 原子的电离电势为:

A .5.38V B.1.85V C.3.53V

D.9.14V

(9)钠原子基项3S 的量子改正数为1.37,试确定该原子的电离

电势:

A.0.514V;

B.1.51V;

C.5.12V;

D.9.14V

(7)碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生:

A.相对论效应

B.原子实的极化

C.价电子的轨道贯穿

D.价电子的自旋-轨道相互作用

(8)产生钠的两条黄谱线的跃迁是:

A.2P3/2→2S1/2 , 2P1/2→2S1/2;

B. 2S1/2→2P1/2, 2S1/2→2P3/2;

C. 2D3/2→2P1/2, 2D3/2→2P3/2;

D. 2D3/2→2P1/2 , 2D3/2→2P3/2

(9)碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因:

A.电子自旋的存在

B.观察仪器分辨率的提高

C.选择定则的提出

D.轨道角动量的量子化

(10)考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系?

A.主线系;

B.锐线系;

C.漫线系;

D.基线系

(11)如果l是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为:

A.0

=

?l; D. 1=

?l

=

?l或±1; C. 1±

=

?l; B. 0

(12)碱金属原子的价电子处于n=3, l=1的状态,其精细结构的状态符号应为:

A .32S1/2.32S3/2; B.3P1/2.3P3/2; C .32P1/2.32P3/2; D .32D3/2.32D5/2

(13)下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的:

A .12S1/2; B. 22S1/2; C .32P1/2; D. 32S1/2.32D5/2

(14)对碱金属原子的精细结构12S1/212P1/2, 32D5/2, 42F5/2,22D3/2这些状态中实际存在的是:

A.12S1/2,32D5/2,42F5/2;

B.12S1/2 ,12P1/2, 42F5/2;

C.12P1/2,32D5/2,22D3/2;

D.32D5/2, 42F5/2,32D3/2

(15)钠原子由nS跃迁到3P态和由nD跃迁到3P态产生的谱

线分别属于:

A.第一辅线系和基线系

B.柏格曼系和锐线系

C.主线系和第一辅线系

D.第二辅线系和漫线系

(16)d 电子的总角动量取值可能为: A.

ηη215,235; B . ηη23,215; C. ηη2

35,263; D. ηη2,6 3.简答题

(1)碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么?造成

碱金属原子精细能级的原因是什么?为什么S 态不分裂,Λ,,,,G F D P 态分裂为两层?

(2)造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么?

(4)在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子

数?试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式?在弱磁场下情况如何?试回答上面的问题.

(5)简述碱金属原子光谱的精细结构(实验现象及解释).

6.考虑精细结构,形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态

符号表示应为

.2/122/122/32/122P 2S P 2S →→n n

7.处于2S 1/2的基态钾原子,在0.40特斯拉的磁场中,若要诱导电子

的自旋变换方向,则需要外加振荡电磁场的频率为

11.?1010Hz

4.计算题

1.褚书P143 1.

2..4.5.

第五章多电子原子

一、学习要点

1.氦原子和碱土金属原子:

(1)氦原子光谱和能级(正氦(三重态)、仲氦(单态))

(2)镁原子光谱和能级

2.重点掌握L-S耦合

3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理;

4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则;

5.复杂原子光谱的一般规律:位移律、交替律、三个电子的角动量耦合、普用选择定则(电子组态的跃迁选择定则,又称宇称跃迁选择定则,或拉波特定则;L-S耦合选择定则等)

二、基本练习

选择题

(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是:

A.第一激发态不能自发的跃迁到基态;

B.1s2p 3P2,1,0能级是正常顺序;

C.基态与第一激发态能量相差很大;

D.三重态与单态之间没有跃迁

(2)氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为:

A.0;

B.2;

C.3;

D.1

(3)氦原子由状态1s3d 3D3,2,1向1s2p3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为:

A.3;

B.4;

C.6;

D.5

(4)氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:

A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线;

B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线;

C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;

D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一

定是三线.

(5)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态?

A.1P1;

B.3P1 ;

C.3S1; D.1S0;

(6)氦原子的电子组态为n1pn2s,则可能的原子态:

A.由于n不确定不能给出确定的J值,不能决定原子态;

B.为n1pn2s 3D2,1,0和n1pn2s 1D1;

C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态;

D.为n1pn2s 3P2,1,0和n1pn2s 1P1.

(7)C++离子由2s3p 3P2,1,0到2s3s 3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线?

A.6条;B.3条;C.2条;D.1条.

(8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:

A.因为自旋为1/2,l1=l2=0 故J=1/2 ;

B.泡利不相容原理

限制了1s1s3S1的存在;

C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1;

D.因为1s1s3S1和1s2s3S1是简并态

(9)泡利不相容原理说:

A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中;

B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中;

C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中;

D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中.

(10)若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L-S耦合可得到其原子态的个数是:

A.1;

B.3;

C.4;

D.6.

(11)4D3/2 态的轨道角动量的平方值是:

A.-3η2 ;

B.6η2;

C.-2η2;

D.2η2

(12)一个p电子与一个 s电子在L-S耦合下可能有原子态为:

A.3P0,1,2, 3S1 ;

B.3P0,1,2 , 1S0;

C.1P1, 3P0,1,2 ;

D.3S1 ,1P1

(13)设原子的两个价电子是p电子和d电子,在L-S耦合下可能的原子态有:

A.4个;

B.9个;

C.12个;

D.15个;

(14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有:

A.1P 3P 1F 3F; B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F;

C.3F 1F; D.1S 1P 1D 3S 3P 3D.

(15)硼(Z=5)的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为:

A.2s2p

B.2s2s

C.1s2s

D.2p3s

(16)铍(Be)原子若处于第一激发态,则其电子组态:

A.2s2s;

B.2s3p;

C.1s2p;

D.2s2p

(17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为:

A.2s2s B.2s2p C.3s3s D.3s3p

(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:

A.1s2p ,1s1p

B.1s2p,2d3p

C,2d3p,2p3s D.1s2p,2p3s

(19)电子组态1s2p所构成的原子态应为:

A 1s2p1, 1s2p3P2,1,0 B.1s2p1S0 ,1s2p3S1

C 1s2p1S0, 1s2p1P1 , 1s2p3S1 , 1s2p3P2,1,0;

D. 1s2p1S0, 1s2p1P1

(20)判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:

A.3F2;

B.4P5/2;

C.2F7/2;

D.3D1/2

(21)试判断原子态:1s1s3S1,1s2p3P2,1s2p1D1, 2s2p3P2中下列哪组是完全存在的?

A. 1s1s3S11s2p3P22s2p3P2 B .1s2p3P21s2p1D1

C. 1s2p3P22s2p3P2

D.1s1s3S12s2p3P2

1s2p1D1

(22)在铍原子中,如果3D1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d3D1,2,3到2s2p3P2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线?

A.6 B.3 C.2 D.9

(23)有状态2p3d3P→2s3p3P的跃迁:

A.可产生9条谱线

B.可产生7条谱线

C 可产生6条谱线 D.不能发生

(24)已知Cl(Z=17)原子的电子组态是1s22s22p63p5,则其原子态是:

A.2P1/2;

B.4P1/2 ;

C.2P3/2;

D.4P3/2

(25) 原子处在多重性为5,J的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值:

A.η6;

B. η

12; C. η

30

15; D. η

(26)试确定D3/2谱项可能的多重性:

A.1,3,5,7;

B.2,4,6,8;C.3,5,7; D.2,

4,6.

(27)某系统中有三个电子分别处于s态.p态.d态,该系统可能有的光谱项个数是:

A.7; B.17; C.8; D.18

(28)钙原子的能级应该有几重结构?

A.双重; B.一、三重; C.二、四重; D.单重

29.碱金属原子形成精细结构光谱的选择定则为?l=±1; ?j=±

,,

01

对于氢原子形成精细结构光谱的选择定则与上述选择定则

A. 不同;

B. 相同;

C. ?l相同, ?j不同;

D. ?l不同, ?j相同。

30由状态2p3p 3P到2s2p 3P的辐射跃迁:

A. 可产生9条谱线;

B. 可产生7条谱线;

C. 可产生6条谱线;

D. 不能发生。

3.简答题

(1)简要解释下列概念:保里不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.

(3)写出两个同科p电子形成的原子态,那一个能级最低?

(4)写出两个同科d电子形成的原子态,那一个能级最低?

(5)写出5个同科p电子形成的原子态,那一个能级最低?

(6)写出4个同科p电子形成的原子态,那一个能级最低?

(8)某系统由一个d电子和一个2P3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.

9氦原子的激发态常常是其中的一个电子被激发,另一个电子仍留在1s态,这种情况下,电偶极跃迁的选择定则可简化为

1.褚书P168-169习题1.

2.

3.

4. 7.8

第六章在磁场中的原子

一、学习要点

1.原子有效磁矩 J J P m e g ρρ

2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g 2.外磁场对原子的作用:

原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=?-=?ρρ

附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mc eB L L g M mc eB g

M T J J ≈===?ππ

能级分裂图 (3)史—盖实验;原子束在非均匀磁场中的分裂

对非均匀磁场: , 原子除受力矩作用外,还受到力的作用,

而改变运动路径.

D

? z

d

B J g M v L dz dB m s μ221??? ??-=,(m 为原子质量)

(4)塞曼效应:光谱线在外磁场中的分裂,机制是原子磁

矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的. 塞曼效应的意义

①正常塞曼效应:在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相

0,0

x y z Z F F dB F dz

μ===

《近代物理实验》教学大纲

《近代物理实验》教学大纲 一、课程名称与编号 课程名称:近代物理实验编号:023315 二、学时与学分 本课程学时:84 本课程学分:5学分 三、授课对象 物理学专业学生,第六、七个学期做 四、先修课程 力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、高等数学 五、课程的性质和目的 科学实验是理论的源泉,是自然科学的根本,也是工程技术的基础。物理学是一门实验科学,所有物理定律的形成和发展都是建立在客观自然现象的观察和研究的基础上的,并以实验结果为检验理论正确与否的唯一标准,重要的物理实验常常是新兴科学技术的生长点。 《近代物理实验》是继《普通物理实验》和《无线电电子实验》后的一门重要实验基础课程,本课程所涉及的物理基础知识面较广,并具有较强的综合性和技术性。 本课程的主要目的是:通过近代物理实验,丰富和活跃学生的物理思想,培养学生敏锐的观察能力,分析、归纳和综合能力,掌握新技术的能力,创新意识和综合素质。引导学生了解物理实验在物理概念的产生、形成和发展中的作用,学习近代物理中的一些常用方法、技术、仪器等知识,使他们具备良好的实验素养,严谨的科学作风,求实的科学精神,并具备一定的独立工作能力和科学研究能力。 六、主要内容、基本要求及学时分配 讲授部分 1、绪论(2学时) 理解近代物理实验课的特点,了解课程的内容、任务和学习方法。了解一些实验的史料,加深对近代物理实验的了解。 2、实验的误差分析与数据处理(4学时) 在普通物理验实训练的基础上,继续巩固和加强有关实验误差和数据处理的训练。如泊松分布、曲线的拟合等,可通过讲授或落实到一些实验题目中进行。 3、理解近代物理实验仪器的工作原理、使用常识(2学时) 掌握实验中的注意事项,包括人身安全及防护、通用仪器的正常使用。理解使用特殊仪

(完整版)原子物理学第五章填空判断题(有答案)

第五章增加部分 题目部分,(卷面共有50题,96.0分,各大题标有题量和总分) 一、判断题(16小题,共16.0分) 1.(1分)同一电子组态形成的诸原子态间不发生跃迁。 2.(1分)跃迁可以发生在偶宇称到偶宇称之间。 3.(1分)跃迁只发生在不同宇称之间。 4.(1分)两个s电子一定可以形成1S0和3S1两个原子态。 5.(1分)同科电子形成的原子态比非同科电子形成的原子态少。 6.(1分)镁原子有两套能级,两套能级之间可以跃迁。 7.(1分)镁原子的光谱有两套,一套是单线,另一套是三线。 8.(1分)钙原子的能级是二、四重结构。 9.(1分)对于氦原子来说,第一激发态能自发的跃迁到基态。 10.(1分)标志电子态的量子数中,S为轨道取向量子数。 11.(1分)标志电子态的量子数中,n为轨道量子数。 12.(1分)若镁原子处于基态,它的电子组态应为2s2p。 13.(1分)钙原子的能级重数为双重。 14.(1分)电子组态1s2p所构成的原子态应为1P1和3P2,1,0。 15.(1分)1s2p ,1s1p 这两个电子组态都是存在的。 16.(1分)铍(Be)原子若处于第一激发态,则其电子组态为2s2p。 二、填空题(34小题,共80.0分) 1.(4分)如果有两个电子,一个电子处于p态,一个电子处于d态,则两个电子在LS耦合下L的取值为()P L的可能取值为()。 2.(4分)两个电子LS耦合下P S的表达式为(),其中S的取值为()。3.(3分)氦的基态原子态为(),两个亚稳态为()和()。 4.(2分)Mg原子的原子序数Z=12,它的基态的电子组态是(),第一激发态的电子组态为()。 5.(2分)LS耦合的原子态标记为(),jj耦合的原子态标记为()。6.(2分)ps电子LS耦合下形成的原子态有()。 7.(2分)两个电子LS耦合,l1=0,l2=1下形成的原子态有()。 8.(2分)两个同科s电子在LS耦合下形成的原子态为()。 9.(2分)两个非同科s电子在LS耦合下形成的原子态有()。 10.(2分)两个同科s电子在jj耦合下形成的原子态为()。 11.(4分)sp电子在jj耦合下形成()个原子态,为()。12.(2分)洪特定则指出,如果n相同,S()的原子态能级低;如果n和S均相同,L ()的原子态能级低(填“大”或“小”)。 13.(2分)洪特定则指出,如果n和L均相同,J小的原子态能级低的能级次序为(),否则为()。 14.(2分)对于3P2与3P1和3P1与3P0的能级间隔比值为()。 15.(2分)对于3D1、3D2、3D3的能级间隔比值为()。 16.(2分)郎德间隔定则指出:相邻两能级间隔与相应的()成正比。 17.(3分)LS耦合和jj耦合这两种耦合方式所形成的()相同、()相同,但()不同。 18.(4分)一个p电子和一个s电子,LS耦合和jj耦合方式下形成的原子态数分别为()

原子物理学试题汇编

临沂师范学院物理系 原子物理学期末考试试题(A卷) 一、论述题25分,每小题5分) 1.夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞,使汞原子吸收电子转移的的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时,发射2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子能量是量子化的,即证明玻尔理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。(5分) 3.X射线标识谱是如何产生的 3.内壳层电子填充空位产生标识谱。(5分) 4.什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 4.原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变,(4分)例子(略)(1分) 5.为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 5.因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核的核子的平均结合能,故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能

量。(5分) 二、(20分)写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态,问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线试画出能级跃迁图,并说明之。 二、(20分)(1)钠原子基态的电子组态1s22s22p63s;原子基态为2S1/2。(5分) (2)价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。(6分)(3)依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?= l(3分)能级跃迁图为(6分) 三、(15 耦合时,(1)写出所有 可能的光谱项符号;(2)若置于磁场中,这一电子组态一共分裂出多少个能级(3)这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁 三、(15分)(1)可能的原子态为 1P 1,1D 2, 1F 3; 3P 2,1,0, 3D 3,2,1, 3F 4,3,2。 (7分) (2)一共条60条能级。(5分) (3)同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。(3分)

高二物理复习计划.doc

高二物理复习计划 高二物理复习计划(一) 1、指导思想 按照新课标的要求、新高考要求和教学大纲的安排,以及本届学生的基础掌握情况,加强物理基础知识的教学,启发学生积极主动地学习,培养学生的思维能力和自学能力,为高考物理的胜利打下坚实的基础。 2、教学目标 通过新课教学,使学生掌握物理的基本概念和基本规律。对于物理概念,应使学生理解它的含义,了解概念之间的区别和联系,对于物理规律,在讲解时要注意通过实例、实验和分析推理过程引出,应使学生掌握物理定律的表达形式和适用范围。使学生更深层次地掌握物理的基本概念和基本规律,提高学生的综合能力和思维能力,为达到高考要求打下坚实的基础。 二.课程分析和教学内容 新一轮教材改革中,不仅对高中所要学习的内容和能力作了较大的调整,同时对教师的教学理念和学生的学习方法也提出了新的要求。一方面继承了物理学发展过程中对力学、电学、热学、光学、原子物理学的认识过程,精选了每一领域内具有代表性、典型性的内容进行了研究和分析;另一方面,教学内容的选择注意面向新时代,要求教学内容随着时代而有所更新,介绍与基础知识有密切联系的现代科学技术成就,强调知识和方法获得的过程。 本学期学习人教版物理第二册必修加选修机械波至电磁感应的全部内容。教学中理解大纲要求,注意因材施教,满足不同程度的学生;注意循序渐进,教学过程既是学生学习知识的过程,也是学生领会方法、提高能力和接受熏陶的过程;注意讲清思路,渗透方法,培养学生的思维的逻辑性;注意加强实验,以提高学生的能力和学习积极性,还能加深对知识的理解;注意安排练习

和习题,这是掌握知识,培养能力的必要手段,除完成书本上的练习外,要求学生人手一册《物理教与学整体设计》同步练笔。 三.主要措施及要求: 1.加强研究,学习新课程的各项要求,认真学习新课程标准,分析新课程的变化,全面把握教材,适时调整教学方法和教学起点,让所有学生都能跟得上,吃得饱。 2.加强集体备课,团结一致,群策群力,资源共享,智力共享。每周一大备,每天一小备,做到五个统一。 3.全面落实各项教学常规。做到不备课不上课,上课态度认真,教学方法灵活,认真了解学情,认真辅导和批改作业。 4.认真做好单元测试和讲评。每章出两套测试题,第一套测评,第二套校补。要让每个同学都要达到教学的要求和目标。 5.在教学中配合班主任做好培优辅差工作的落实。 高二物理复习计划(二) 一.建立和谐师生关系,激发学生学习兴趣 常言道亲其师,信其道,无论是成绩好的学生、还是基础比较薄弱的学生都很主动、很愿意与老师交流讨论,老师和学生心往一处想,劲往一处使,学生学习热情高涨,给人信心和力量。 二.抓基础、抓主干、抓落实 对于课本和考试大纲要求的基础知识、基本规律、基本能力要求,我们都进行了逐个筛选,认真做好落实。所以对于常规习题、常规能力,就成了我们学生的特长。 三.加强题型训练、强化答题规范 将能力转化成分数是对老师和学生提的共同的口号,我们要求学生加强计算能力、审题能力的培养,尽最大努力减少答题

原子物理学练习题及答案

填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中,正电子与负电子绕它们共同的质心的运动,在n = 2的状态, 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、电子与室温下氢原子相碰撞,欲使氢原子激发,电子的动能至少为 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了 _______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____, 半短轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值,?分别是_____?, ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和 _________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ,其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子(Z =3)基线系(柏格曼系)的第一条谱线的光子能量约为 eV (仅需 两位有效数字)。 12、考虑精细结构,形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应 为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数————————————表示,轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ,在该轨道上电子的线速度 为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级,考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与 电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构,用符号表示). 18、钾原子基态是4S ,它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。

原子物理学试题ABC

原子物理学试题(A 卷) 一、选择题(每小题3分,共30分) 1.在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为: A .4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8 2.欲使处于激发态的氢原子发出αH 线,则至少需提供多少能量(eV )? A.13.6 B.12.09 C.10.2 D.3.4 3.已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃,辅线系线系限波长为3519埃,则Li 原子的电离电势为: A .5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V 4.试判断原子态:1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的? A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1 C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1 5.原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为: A . B μ3 15 ; B. 0; C. B μ25; D. B μ215- 6.氖原子的电子组态为1s 22s 22p 6,根据壳层结构可以判断氖原子基态为: A.1P1; B.3S1; C .1S0; D.3 P0 . 7.原子发射伦琴射线标识谱的条件是: A.原子外层电子被激发;B.原子外层电子被电离; C.原子内层电子被移走;D.原子中电子自旋―轨道作用很强。 8.设原子的两个价电子是p 电子和d 电子,在L-S耦合下可能的原子态有: A.4个 ; B.9个 ; C.12个 ; D.15个。 9.发生β+衰变的条件是 A.M (A,Z)>M (A,Z -1)+m e ; B.M (A,Z)>M (A,Z +1)+2m e ; C. M (A,Z)>M (A,Z -1); D. M (A,Z)>M (A,Z -1)+2m e 10.既参与强相互作用,又参与电磁相互作用和弱相互作用的粒子只有: A.强子; B.重子和规范粒子; C.介子和轻子; D.介子和规范粒子 二、填空题(每题4分,共20分) 1.原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中α粒子的____________________。 2.夫—赫实验的结果表明___________________________________。 3.如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值为___________。 4.85 36Kr 样品的原子核数N 0在18年中衰变到原来数目的1/3, 再过18年后幸存的原子核数为_________。 5.碳原子基态的电子组态和原子态分别是________________________。 三、(10分)用简要的语言叙述玻尔理论,并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式。 四、(15分)①已知:35.1=?s ,86.0=?p ,01.0=?d ,求钠原子的电离电势.

原子物理学试题E卷

宜宾学院20xx ——20xx 学年度下期 《原子物理学》试题(E 卷) 说明:(1)本试题共3 页 三 大题,适用于 物理与电子工程学院 物理学专业。 (2)常数表: h = 6.626 ?10-34J ?s = 4.136?10-15eV ?s ;R ∝ = 1.097?107m -1;e = 1.602 ? 10-19C ; N A = 6.022?1023mol -1; hc = 1240eV ?nm ;k = 1.380?10-23J ?K -1 = 8.617?10-5eV ?K ; m e = 9.11?10-31kg = 0.511Mev/c 2;m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2;a 0 = 0.529?10-10m ; m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 ;μB = 9.274?10-24J ?T -1 = 5.788?10-5eV ?T -; u = 1.66?10-27kg = 931MeV/c 2; e 2 4πε = 1.44eV ?nm 考试时间:120分钟 一、填空题(每小题 3 分,共 21 分) 1.若已知钾原子主线系第一条谱线双重线的波长等于7698.98埃和7664.9埃, 则该原子4p 能级的裂距为_____________________eV 。 2.氦原子的第一激发态是 (写出谱项符号)。由于选择定则 的限制,它不能通过自发辐射跃迁到基态,因此可在该态停留较长时间,这种状态称 态。 3.某原子的两个价电子处于2s2p 组态,按LS 耦合可构成的原子态个数为 个,总角动量量子数 J 的值分别为 ;按jj 耦合可形成的原子态个数为 个,J 的值分别为 。 4.三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ,在该轨道上电子的线速度 为 。 5.电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现 了_______ 是量子化的。 6.α射线是高速运动的__________ ; β射线是____________ ; γ射线是__________ 。 7.α衰变放射出的α粒子的射程R 和动能E α的经验规律是______________。 二、选择题(每小题 3 分,共 27 分) 1.若原子处于1D 2和2S 1/2状态, 它们的朗德因子g 的值分别为:( ) A. 1和2/3 ; B. 2和2/3 ; C. 1和4/3 ; D. 1和2 。 2.伦琴线光谱的K L M ,,Λ吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的 ( ) A. 激发态; B. 俄歇电子能量; C. 电离能; D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。 3.由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量:( ) A. 与伦琴射线的能量有关,与被照射原子性质无关; B. 与伦琴射线和被照射原子性质都有关; C. 与伦琴射线和被照射原子性质都无关; D. 与被照射原子性质有关,与伦琴射线能量无关。 4.镁原子(Z=12)处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是:( ) A. 2s2s 1S 0; B. 2s2p 3P 0; C. 3s3s 1S 0; D. 3s3p 3P 0。 5.根据能级多重性的交替规律,铷原子(Z=37)的能级多重结构是:( ) A. 双重; B. 一、三重; C. 单重; D. 二、四重。

《原子物理学》教学大纲

《原子物理学》教学大纲 课程类别:专业基础课,必修课 先行课程:力学、电磁学、光学、高等数学 后继课程:近代物理实验、量子力学 主要教材:杨福家,原子物理学(第四版),北京:高等教育出版社,2008 总学时:48 理论学时:48 学分: 3 参考书 1 禇圣麟,原子物理学,北京:高等教育出版社,1979, 2005 年1 月第30次印刷。(注:本书在1987年国家教育委员会举办的全国优秀教材评选中获国家教委一等奖) 2 C. J. Foot,Atomic Physics,伦敦:牛津大学出版社,2005 3 徐栋培、陈宏芳、石名俊,原子物理与量子力学,北京:科学出版,2008 4 崔宏滨,原子物理学(第二版),合肥:中国科学技术大学出版社,2012 5 徐克尊、陈向军、陈宏芳,近代物理学(第二版),合肥:中国科学技术大学出版社,2008 一、课程的目标和任务 原子物理学是研究物质微观结构和运动规律的重要基础课,是深入了解物质结构和特性的基础,是许多学科的基础,所以这门课将为学生从事相关学科的研究及其应用领域工作打下良好的基础。本课程的主要目标和任务是:以原子结构为中心,以科学实验为依据,详细研究原子的结构、性质、及其运动和变化规律,揭示现象与规律的本质;讲述量子物理的基本概念、基本原理和物理图象;初步了解原子核的结构、组成、性质及其相互作用规律;介绍原子物理学的前沿科学研究进展,通过理论与科研实践的结合培养学生分析和解决问题的能力。 二、课程教学的基本要求 通过本课程的学习,使学生熟练掌握原子物理学、原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律;掌握原子和原子核的结构、运动规律和研究方法;攻克重点难点问题的解决办法,理论联系科研实践,揭示问题的本质和关键,培养学生不怕困难、勇于探索发现的精神,提高分析和解决问题的能力,使学生具备良好的科研素养,为学生将来的创新性研究工作打好基础。 三、课堂教学时数及课后作业题型分配

原子物理学09-10-2 B卷试题

2009—2010学年第2学期《原子物理学》期末试卷 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00

说明:请认真读题,保持卷面整洁,可以在反面写草稿,物理常数表在第4页。 一. 填空题(共30空,每空1分,共30分) 1. 十九世纪末的三大发现、、,揭开了近代物理学的序幕。 2. 原子质量单位u定义为。 3. 教材中谈到卢瑟福的行星模型(原子的有核模型)有三个困难,最重要的是它无法解释原子的问题。丹麦科学家玻尔正是为了解决这个问题,在其原子理论引入第一假设,即分离轨道和假设,同时,玻尔提出第二假设, 即假设,给出频率条件,成功解释了困扰人们近30年的氢光谱规律之谜,第三步,玻尔提出并运用,得到角动量量子化、里德堡常数等一系列重要结果。 4. 夫兰克- 赫兹(Franck-Hertz) 实验是用电子来碰撞原子,测定了使原子激发的“激发电势”,证实了原子内部能量是的,从而验证了玻尔理论。氢原子的电离能为eV,电子与室温下氢原子相碰撞,欲使氢原子激发,电子的动能至少为eV。 5. 在原子物理和量子力学中,有几类特别重要的实验,其中证明了光具有粒子性的有黑体辐射、、等实验。 6. 具有相同德布罗意波长的质子和电子,其动量之比为,动能(不考虑相对论效应)之比为。 7. 根据量子力学理论,氢原子中的电子,当其主量子数n=3时,其轨道磁距的可能取值为。

8. 考虑精细结构,锂原子(Li)第二辅线系(锐线系)的谱线为双线结构,跃迁过程用原子态符号表示为 , 。(原子态符号要写完整) 9. 原子处于3D 1状态时,原子的总自旋角动量为 , 总轨道角动量为 , 总角动量为 ; 其总磁距在Z 方向上的投影Z μ的可能取值为 。 10. 泡利不相容原理可表述为: 。它只对 子适用,而对 子不适用。根据不相容原理,原子中量子数l m l n ,,相同的最大电子数目是 ;l n ,相同的最大电子(同科电子)数目是 ; n 相同的最大电子数是 。 11. X 射线管发射的谱线由连续谱和特征谱两部分构成,其中,连续谱产生的机制是 , 特征谱产生的机制是 。 二、选择题(共10小题,每题2分,共20分) 1. 卢瑟福由α粒子散射实验得出原子核式结构模型时,理论基础是: ( ) A. 经典理论; B. 普朗克能量子假设; C. 爱因斯坦的光量子假设; D. 狭义相对论。 2. 假设钠原子(Z=11)的10个电子已经被电离,则至少要多大的能量才能剥去它的 最后一个电子? ( ) A.13.6eV ; B. 136eV ; C. 13.6keV ; D.1.64keV 。 3. 原始的斯特恩-盖拉赫实验是想证明轨道角动量空间取向量子化, 后来结果证明 的是: ( ) A. 轨道角动量空间取向量子化; B. 自旋角动量空间取向量子化; C. 轨道和自旋角动量空间取向量子化; D. 角动量空间取向量子化不成立。

原子物理学09-10-2 A卷答案

2009—2010学年第2学期《原子物理学》试卷 答案及评分标准 专业班级 姓名 学号 开课系室应用物理系 考试日期2010年6月26日10:00-12:00

一、(共20分)电子、光子、相对论、波粒二象性等概念。 1、(本小题10分)若电子的动能和光子的能量等于电子的静止能量,求(1)电子的运动速度v 为多少倍光速c ,(2)电子的德布罗意波长 λe (nm )(3)光的波长λγ(nm ),(4)电子与光子的动量之比。 答:(1)电子的动能2k 0E 0.511MeV m c ==总能量 220202MeV 511.0MeV 511.0mc c m c m E E k ==+=+=,得出02m m = …..2分 因为)1(/2 20c m m υ-=,所以电子运动速度2/3c =υ(或0.866c ) …..2分 (2)电子的德布罗意波长 nm 0014.0eV 10511.0732.1nm eV 124032 32//62 00=???== ? = ==c m hc c m h m h p h e υλ .…2分 (3)光的波长61240eV nm 0.0024nm 0.51110eV e c hc h λν ν?= = ==? …..2分 (4 )电子与光子的动量之比 //e e e p h p h p p γ γγλλ=== …..2分 2、(本小题10分)在康普顿散射中,若入射光子的能量等于电子的静止能量,试求在散射 角度θ=120°方向探测散射光子的能量E γ'(MeV ),以及对应的反冲电子的动量e p (以电子的静止质量m 0和光速c 表示)。 答:入射光子的能量200/E hc m c νλ== ………… …1分 康普顿散射后波长改变量00(1cos )h m c λλλθ'?=-=- 散射光子的能量为: 02 00200///(1cos )1(1cos120)/2 0.40.511MeV 0.2044MeV 1(10.5)5 hc hc E hc h hc m c m c hc m c νλλλθλ''== =+ -+ -?= ==?=++ …… ………4分 电子获得的动能来源于光子能量的减少,电子动能2 2 2 0002/53/5m c m c m c -= ……2分 根据相对论效应:2 2 2 2 2 2 24 000(3/5)E m c m c c p m c =+=+ ……………2分 得电子的动量为0p c = ……………1分

原子物理学试题汇编

原子物理学试题汇编 1 临沂师范大学物理系 原子物理期末考试(卷一) (1)弗兰克-赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与基态汞原子之间的碰撞非弹性碰撞,使汞原子吸收4.9电子伏特的电子转移能量并跃迁到第一激发态。当处于第一激发态的汞原子回到基态时,它会发出2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子的能量是量子化的意味着证明玻尔的理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费米子系统中,两个或更多的费米子不允许处于相同的量子态。(5分) 3.x光识别光谱是如何产生的? 3.内壳中的电子填充空位产生识别光谱。(5分)4。什么是原子核的放射性衰变?举个例子。 4.原子核的自发发射???辐射现象称为放射性衰变,(4分)例(略)(1分) 5.为什么核裂变和核聚变会释放巨大的能量? 5.因为中等质量数的原子核的平均结合能比轻或重原子核的平均结合能大约8.6兆电子伏,所以轻核聚变和重核裂变可以释放出大量的能量。

2 巨大的能量。(5分) 第二,(20分)写下钠原子基态的电子构型和原子态。如果价电子被激发到4s态,在跃迁到基态的过程中会发射出多少条谱线?试着画一个能级转换图并解释它。 (2)、(20分钟)(1)钠原子基态的电子组态1 s22s 22p 63s;原子基态是2S1/2。(5分) (2)当价电子被激发从4s态跃迁到基态时,它们可以发射4条谱线。(6分)(3分)根据过渡选择规则?l=?1,?j。0,?1 (3分) 能级跃迁图为(6分) 42S1/2 32P3/2 32P1/2 32S1/2 (3)、(15)对于电子构型3p4d,(1)当ls耦合时,写下所有可能的光谱项符号;(2)如果放在磁场中,这个电子构型会分裂成多少能级?(3)在这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁?三,(15点)(1)可能的原子状态是 1 P1,1D2,1F 3;3P2,1,0,3D3,2,1,3F4,3,2 .(7 点数) (2)总共60个能级。(5分) (3)由相同电子构型形成的原子态之间没有偶极辐射跃迁。(3分) 2

原子物理学教学大纲

原子物理学理论课教学大纲 《原子物理学》课程教学大纲新06年8月课程编号:02300009 课程名称:原子物理学 英文名称: Atomic Physics 课程类型:专业基础课 总学时: 54 学分: 2.5 适用对象:物理、电子信息科学专业本科生 先修课程:高等数学、力学、电磁学、光学 1.课程简介 本课程着重从光谱学、电磁学、X射线等物理实验规律出发,以原子结构为中心,按照由现象到本质、由实验到理论的过程帮助学生建立起微观世界量子物理的基本概念,并利用这些基本概念说明原子、分子以及原子核和粒子的结构和运动规律,介绍在现代科学技术上的重大应用。是近代物理的入门课程,是物理专业的一门重要基础课。本课程需在高等数学、力学、电磁学、光学之后开设,是理论物理课程中量子力学部分的前导课程,拟在第三学年第一学期开出。 2.课程性质、目的和任务

本课程是物理专业学生必修课。是力学、电磁学和光学的后续课程、近代物理课的入门课程。是量子力学、固体物理学、原子核物理学、激光、近代物理实验等课程的基础课。目的是引导学生从实验入手,用量子化和微观思维方式,分析微观高速运动物体的规律。主要任务是:通过本课程的教学,让学生对原子及原子核的结构、性质、相互作用及运动规律有概括而系统的认识。通过对重要实验现象以及理论体系逐步完善过程的分析,使学生建立丰富的微观世界的物理图像和物理概念,培养学生用微观思维方式分析问题和解决问题的能力。 3.教学基本要求 (1)了解原子物理学、原子核物理学发展的历程,培养科学研究的素质,加深对辩证唯物主义的理解。 (2)了解原子和原子核所研究的内容和前沿研究领域的概况,培养有现代意识、有远见的新一代大学生。 (3)掌握原子、原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律;掌握处理原子、原子核物理学现象及问题的手段和途径。培养学生掌握科学研究的基本方法。 (4)使学生了解无限分割的物质世界中的依次深入的不同结构层次,理解原子核的结构和基本性质、基本运动规律; (5)结合一些物理学史介绍,使学生了解物理学家对物理结构的实验——理论——再实验——再理论的认识过程,了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用,并为以后继续学习量子力学和有关课程打下基础。 4.教学内容及要求

2020年高考物理试题分类汇编:原子物理学(带详细解析)

2020年高考物理试题分类汇编:原子物理学(带详细解析) 〔全国卷1〕14.原子核 23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ,继而经放射性衰变②变为原子核 23491 Pa ,再经放射性衰变③变为原子核23492U 。放射性衰变 ①、②和③依次为 A .α衰变、β衰变和β衰变 B .β衰变、β衰变和α衰变 C .β衰变、α衰变和β衰变 D .α衰变、β衰变和α衰变 【答案】A 【解析】Th U 234 90238 92?→?① ,质量数少4,电荷数少2,讲明①为α衰变. Pa Th 23491234 90 ?→?② ,质子数加1,讲 明②为β衰变,中子转化成质子. U Pa 23492234 91?→?③ ,质子数加1,讲明③为β衰变,中子转化成质子. 【命题意图与考点定位】要紧考查依照原子核的衰变反应方程,应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 〔全国卷2〕14. 原子核A Z X 与氘核2 1H 反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知 A .A=2,Z=1 B. A=2,Z=2 C. A=3,Z=3 D. A=3,Z=2 【答案】D 【解析】 H He H X A Z 114221+→+,应用质量数与电荷数的守恒121,142+=++=+Z A ,解得 2,3==Z A ,答案D 。 【命题意图与考点定位】要紧考查依照原子核的聚变反应方程,应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 〔新课标卷〕34.[物理——选修3-5] (1)(5分)用频率为0v 的光照耀大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分不为 123v v v 、、的三条谱线,且321v v v >>,那么_______.(填入正确选项前的字母) A 、01v v < B 、321v v v =+ C 、0123v v v v =++ D 、123 111 v v v =+ 答案:B 解析:大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱,这讲明是从n=3能级向低能级跃迁,依照能量守恒有, 123νννh h h +=,解得:321v v v =+,选项B 正确。 〔北京卷〕13.属于狭义相对论差不多假设的是:在不同的惯性系中, A.真空中光速不变 B.时刻间隔具有相对性 C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比

中学物理教材分析

中学物理教材分析 一、分析教材对教学的意义 教师讲好一堂课的关键在于备课,只有备好课,才能保证教学质量,而教材分析则是备好课的前提。有的人可能会说,课本对教学内容都作了详尽的阐述,教师按课本讲就是了,对教材还有什么可分析的呢?我们知道,书本上的知识是一种贮存状态的知识,课堂教学过程就是要把这种贮存状态的知识首先转化为传输状态的知识,然后通过学生的学习再把传输状态的知识转化为学生头脑中的贮存形式。而这两种知识形式的转化过程与方法,由于受多种形式的制约,课本上是很难把它们全都写出来的。因此,不经过对教材的分析与研究,就难于把握和完成知识形式的这两次转化。 教材中所讲的知识,要放在知识整体中去认识,进行全方位、多角度的分析研究,以真正掌握它的内容,认识它在整个教材结构中的地位,认识与其它知识之间的联系。而这一点对提高教学质量十分重要。有些青年教师,讲课只照本宣科,书本上怎么写的,就原原本本的怎么讲,对教材缺乏分析,因而把握不住概念、规律的本质及它们间的联系,抓不住教材的重点。这是造成教学效果不好的重要原因。在教学过程中如何促进学生的发展,培养学生的能力,是现代教学思路的一个基本着眼点。教学过程不仅是知识的传授过程,而且是能力的培养过程。培养能力需要认识和比较各种知识的能力价值。而知识的能力价值具有隐蔽性,表现为不思则无,深思则远,远思则宽。只有通过对教材的深入分析,才可能挖掘出教材本身没有写出来的知识的能力价值,以利于对学生能力的培养。 课堂教学的重要环节是设计教学过程,选择教学方法。教学过程与教学方法的确定不是随意的,它既受教学思想的指导,又受教学内容的制约。进行教材分析,同时也是在酝酿设计教学过程和选择教学方法。因而教材分析的深广程度将直接影响课堂教学的质量。 教材分析是进行教学工作的一项最基础、最重要的工作,每个教师都应该重视这一坏节,并要具有分析教材的能力,掌握分析教材的一般方法。 二、分析教材的基本依据 分析教材时,主要应以以下几个方面的要求为依据。 (一)物理学的知识体系 所谓物理学的知识体系即学科体系,就是物理学按其自身发展所形成的知识内容和逻辑程序。从整个物理学的知识体系来看,可以分为两大部分。一部分是经典物理,它由力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等部分所组成的知识系统。另一部分是近代物理,它是以相对论和量子力学为基础的知识系统。认识这个知识体系,在分析教材时,才能看清教材的知识结构和体系,才能把各部分教材内容放在物理学知识体系中来理解。认识它们各自的地位和作用,才能从知识方面居高临下,深刻地理解知识的内容,作到深入浅出;才能从发展的观点掌握好知识,避免教学中的绝对化和片面性。 (二)学生学习物理的状况:接受水平、心理特点和思维规律 教学的一切活动都要着眼于学生的发展,并落实在学生学习的效果上。因此,在教学中要充分地认识和把握学生学习物理的心理规律。只有充分把握住学生在认识活动中的智力和非智力因素的影响,才能使教学活动落实到学生身上。因而分析学生学习物理的接受水平、心理特点和思维规律是分析教材的另一个重要依据。 初中学生学习的特点是学习兴趣的范围大大扩展了,这为我们培养学生学习物理的兴趣提供了良好的心理条件和可能,但学生这时的兴趣一般还限于直接兴趣的水平上。初二的学生往往表现为对物理只有直接兴趣,他们只满足被新奇的物理现象所吸引,希望看到鲜明、生动、不平常的物理现象和物理实验,而未产生探索这些物理现象原因的需要。初中三年级的学生对物理开始表现有操作性的兴趣,他们要求通过自己的活动对物理现象施加影响,但往

原子物理学第二章习题答案

第二章 原子的能级和辐射 试计算氢原子的第一玻尔轨道上电子绕核转动的频率、线速度和加速度。 解:电子在第一玻尔轨道上即年n=1。根据量子化条件, π φ2h n mvr p == 可得:频率 21211222ma h ma nh a v πππν= == 赫兹151058.6?= 速度:61110188.2/2?===ma h a v νπ米/秒 加速度:222122/10046.9//秒米?===a v r v w 试由氢原子的里德伯常数计算基态氢原子的电离电势和第一激发电势。 解:电离能为1E E E i -=∞,把氢原子的能级公式2 /n Rhc E n -=代入,得: Rhc hc R E H i =∞-=)1 1 1(2=电子伏特。 电离电势:60.13== e E V i i 伏特 第一激发能:20.1060.1343 43)2 111(2 2=?==-=Rhc hc R E H i 电子伏特 第一激发电势:20.101 1== e E V 伏特 用能量为电子伏特的电子去激发基态氢原子,问受激发的氢原子向低能基跃迁时,会出现那些波长的光谱线 解:把氢原子有基态激发到你n=2,3,4……等能级上去所需要的能量是: )1 11(22n hcR E H -= 其中6.13=H hcR 电子伏特 2.10)21 1(6.1321=-?=E 电子伏特 1.12)31 1(6.1322=-?=E 电子伏特 8.12)4 1 1(6.1323=-?=E 电子伏特 其中21E E 和小于电子伏特,3E 大于电子伏特。可见,具有电子伏特能量的电子不足以把基

态氢原子激发到4≥n 的能级上去,所以只能出现3≤n 的能级间的跃迁。跃迁时可能发出的光谱线的波长为: ο ο ο λλλλλλA R R A R R A R R H H H H H H 102598 )3 111( 1121543)2 111( 1 656536/5)3 121( 1 32 23 22 22 1221 ==-===-===-= 试估算一次电离的氦离子+ e H 、二次电离的锂离子+ i L 的第一玻尔轨道半径、电离电势、第一激发电势和赖曼系第一条谱线波长分别与氢原子的上述物理量之比值。 解:在估算时,不考虑原子核的运动所产生的影响,即把原子核视为不动,这样简单些。 a) 氢原子和类氢离子的轨道半径: 3 1,2132,1,10529177.0443,2,1,44102 22 01212 2220= ======?==? ?===++++++ ++-Li H H Li H H H He Z Z r r Z Z r r Z Li Z H Z H Z me h a n Z n a mZe n h r e 径之比是因此,玻尔第一轨道半;,;对于;对于是核电荷数,对于一轨道半径;米,是氢原子的玻尔第其中ππεππε b) 氢和类氢离子的能量公式: ??=?=-=3,2,1,)4(222 12 220242n n Z E h n Z me E πεπ 其中基态能量。电子伏特,是氢原子的6.13)4(22 204 21-≈-=h me E πεπ 电离能之比: 9 00,4002 222== --==--+ ++ ++ H Li H Li H He H He Z Z E E Z Z E E c) 第一激发能之比:

关于原子物理学试题

高校原子物理学试题 试卷 一、选择题 1.分别用1MeV的质子和氘核(所带电荷与质子相同,但质量是质子的两倍)射向金箔,它们与金箔原子核可能达到的最小距离之比为: A.1/4; B.1/2; C.1; D.2. 2.处于激发态的氢原子向低能级跃适时,可能发出的谱总数为: A.4; B.6; C.10; D.12. 3.根据玻尔-索末菲理论,n=4时氢原子最扁椭圆轨道半长轴与半短轴之比为: A.1; B.2; C.3; D.4. 4.f电子的总角动量量子数j可能取值为: A.1/2,3/2; B.3/2,5/2; C.5/2,7/2; D.7/2,9/2. 5.碳原子(C,Z=6)的基态谱项为 A.3P O ; B.3P 2 ; C.3S 1 ; D.1S O . 6.测定原子核电荷数Z的较精确的方法是利用 A.α粒子散射实验; B. x射线标识谱的莫塞莱定律; C.史特恩-盖拉赫实验; D.磁谱仪. 7.要使氢原子核发生热核反应,所需温度的数量级至少应为(K) A.107; B.105; C.1011; D.1015. 8.下面哪个粒子最容易穿过厚层物质? A.中子; B.中微子; C.光子; D.α粒子 9.在(1)α粒子散射实验,(2)弗兰克-赫兹实验,(3)史特恩-盖拉实验,(4)反常塞曼效应中,证实电子存在自旋的有: A.(1),(2); B.(3),(4); C.(2),(4); D.(1),(3). 10.论述甲:由于碱金属原子中,价电子与原子实相互作用,使得碱金属原子的能级对角量子数l的简并消除. 论述乙:原子中电子总角动量与原子核磁矩的相互作用,导致原子光谱精细结构. 下面判断正确的是: A.论述甲正确,论述乙错误; B.论述甲错误,论述乙正确; C.论述甲,乙都正确,二者无联系; D.论述甲,乙都正确,二者有联系. 二、填充题(每空2分,共20分) 1.氢原子赖曼系和普芳德系的第一条谱线波长之比为(). 2.两次电离的锂原子的基态电离能是三次电离的铍离子的基态电离能的()倍. 3.被电压100伏加速的电子的德布罗意波长为()埃. 4.钠D 1 线是由跃迁()产生的. 5.工作电压为50kV的X光机发出的X射线的连续谱最短波长为()埃. 6.处于4D 3/2 态的原子的朗德因子g等于(). 7.双原子分子固有振动频率为f,则其振动能级间隔为(). 8.Co原子基态谱项为4F 9/2 ,测得Co原子基态中包含8个超精细结构成分,则Co核自旋I=(). 9.母核A Z X衰变为子核Y的电子俘获过程表示()。 10.按相互作用分类, 粒子属于()类.

2020年复习必做【模拟试题】高考物理试题分类汇编原子物理学复习专用试卷

高中物理学习材料 (精心收集**整理制作) 2010年高考物理试题分类汇编——原子物理学 (全国卷1)14.原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th , 继而经放射性衰变②变为原子核 23491 Pa ,再经放射性衰变③变为原子核23492U 。放射性衰变 ①、②和③依次为 A .α衰变、β衰变和β衰变 B .β衰变、β衰变和α衰变 C .β衰变、α衰变和β衰变 D .α衰变、β衰变和α衰变 【答案】A 【解析】 Th U 23490238 92 ?→?① ,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变. Pa Th 2349123490 ?→?② ,质子 数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子. U Pa 23492234 91 ?→?③ ,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化 成质子. 【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程,应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 (全国卷2)14. 原子核A Z X 与氘核2 1H 反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知 A .A=2,Z=1 B. A=2,Z=2 C. A=3,Z=3 D. A=3,Z=2 【答案】D 【解析】H He H X A Z 1 14 22 1+→+,应用质量数与电荷数的守恒121,142+=++=+Z A ,解得 2,3==Z A ,答案D 。 【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程,应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 (新课标卷)34.[物理——选修3-5]

(1)(5分)用频率为0v 的光照射大量处于基态的氢原子,在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为123v v v 、、的三条谱线,且321v v v >>,则_______.(填入正确选项前的字母) A 、01v v < B 、321v v v =+ C 、0123v v v v =++ D 、123 111 v v v =+ 答案:B 解析:大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱,这说明是从n=3能级向低能级跃迁,根据能量守恒有,123νννh h h +=,解得:321v v v =+,选项B 正确。 (北京卷)13.属于狭义相对论基本假设的是:在不同的惯性系中, A.真空中光速不变 B.时间间隔具有相对性 C.物体的质量不变 D.物体的能量与质量成正比 答案:A (北京卷)15.太阳因核聚变释放出巨大的能量,同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为4×1026J,根据爱因斯坦质能方程,太阳每秒钟减少的质量最接近 A.1036Kg B.1018 Kg C.1013 Kg D.109 Kg 答案:D 【解析】根据爱因斯坦的只能方程,269 216 410 4.410910 E m kg c ???===??,D 正确。 (上海物理)1.卢瑟福提出了原子的核式结构模型,这一模型建立的基础是 (A )α粒子的散射实验 (B )对阴极射线的研究 (C ) 天然放射性现象的发现 (D )质子的发现 答案:A 解析:卢瑟福根据α粒子的散射实验结果,提出了院子的核式结构模型:原子核聚集了院子的全部正电荷和几乎全部质量,电子在核外绕核运转。 本题考查原子的核式结构的建立。 难度:易。 (上海物理)4.现已建成的核电站的能量来自于 (A )天然放射性元素衰变放出的能量 (B )人工放射性同位素放出的的能量 (C )重核裂变放出的能量 (D )化学反应放出的能量

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